시나 문학에서는 ‘공감각적’ 표현이 많이 사용된다. 하나의 감각이 다른 감각을 동시에 일으키거나 연상시키는 것인데 현실에서 공감각을 느끼는 사람은 많지 않다. 그런데 국내 과학자들이 후각을 자극하는 향기를 눈으로 볼 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 기계공학과, 생명과학과 공동 연구팀은 꽃향기를 실시간으로 측정해 눈으로 볼 수 있는 방법을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘최신 식물과학’(Frontiers in Plant Science)에 실렸다. 꽃향기는 화장품, 향수, 장식용 꽃 사업 등 다양한 분야에서 활용되기도 하지만 꽃이 피는 현화 식물이 벌이나 나비 같은 꽃가루 매개 곤충과 교류하는 대표적인 수단이다. 이 때문에 꽃향기는 식물의 생식과 진화에도 큰 영향을 미치는 요소이다. 기존에도 꽃향기를 측정하는 방법은 있었지만 물질을 포집한 뒤 양을 측정하는 방식이어서 꽃이 어떤 주기로 향기를 뿜어내는지 실시간 측정이 불가능했다. 이에 유체역학을 연구하는 공학자와 식물의 향기 물질을 분석하고 생태적 기능을 연구하는 생물학자가 공동 연구로 새롭게 접근했다. 연구팀은 레이저-간섭계를 활용해 공기 중에 퍼지는 향기를 내는 휘발성 화학물질이 어떻게 분비되고 있는지 측정할 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 실제로 백합에서 나오는 꽃향기가 확산되는 상황을 실시간으로 측정하는 데 성공했다. 연구팀에 따르면 향기 물질 분비 제어를 통해 원예 산업 활성화, 농작물 생산 증진도 가능할 것으로 전망하고 있다. 또 산업 현장이나 공공장소에서 보이지 않는 유독가스 확산을 빠르게 측정해 피해 예측이나 대피 방법을 제시하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 연구를 주도한 김형수 카이스트 기계공학과 교수는 “이번 연구는 공기 중 기체를 눈으로 볼 수 있도록 하는 기술로 더욱 발전시키면 위험 유해물질이 한정된 공간에 얼마나 노출됐는지 직접 알 수 있어 산업용이나 군사용으로 활용 가능할 것으로 보인다”며 “추가 연구를 통해 향기 물질 분비에 관여하는 유전자를 찾고 그 메커니즘을 밝혀나갈 것”이라고 말했다.

전국 지하철에는 스크린도어가 설치되면서 추락사고는 거의 사라졌지만 소음과 미세먼지는 여전하다. 국내 연구진이 지하철 진입시 시끄러운 소음과 미세먼지를 줄일 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국철도기술연구원 교통환경연구실 연구팀은 지하철도 선로에서 발생하는 소음과 미세먼지를 동시에 줄일 수 있는 ‘소음 저감형 팬리스 집진장치’를 개발했다고 17일 밝혔다. 철도 지하구간은 차량의 바퀴와 레일의 마찰로 인해 전동소음이 발생하고 철도가 이동하면서 일으키는 바람 때문에 오염물질이 터널, 승강장, 차량 내부로 유입되면서 승객과 유지보수 작업자 등 많은 사람의 건강에 악영향을 미친다. 이를 개선하기 위해 흡음블럭, 벽체 흡음재, 터널 환기구에 대형 미세먼지 집진설비 등을 설치하고 있지만 설비마다 별도로 설치해야 하고 유지관리도 필요해야 하는 번거로움이 있었다. 특히 지하구간에는 안전 확보를 위해 레일과 거리를 유지해야 하는 건축상 한계까지 있다. 이에 연구팀은 철도 선로 옆쪽에 설치해 소음과 공기질을 동시에 개선할 수 있는 장치를 개발했다. 철도 선로변 설치기준을 충족시키기 위해 두께를 얇게 만들어 모듈화시킴으로써 간편하게 설치할 수 있다. 또 기존 장치들과 달리 팬, 모터, 집진필터 등이 없기 때문에 물 세척이 가능하고 유지관리 비용도 크게 줄일 수 있다. 이번에 개발한 소음 저감형 팬리스 집진장치는 연구원에서 자체 개발한 고강도 흡음재에 전기유체역학 원리로 작동하는 이온풍 발생 집진장치를 결합해 두께를 얇게 했다. 실제로 서울도시철도 5호선에서 한 달 가량 현장시험을 진행한 결과 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5)의 집진성능이 질량농도 기준으로 평균 90% 이상이라는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 홍지연 철도연 선임연구원은 “이번 기술은 승객과 현장 작업자의 건강과 안전을 생각하는 친환경기술”이라며 “관리도 쉽고 성능도 우수한 장치로 기술보완을 통해 상용화를 진행할 것”이라고 말했다.

14∼16세기 르네상스가 한창이던 시절 과학자들은 변화하고 움직이는 모든 것들을 유체(流體) 현상으로 이해하려고 했다. 고대 그리스의 철학자 헤라클레이토스가 남긴 언명 ‘판타 레이’(panta rhei)의 영향력이 여전했기 때문이다. ‘만물유전’(萬物流轉)이라 번역되는 판타 레이는 ‘모든 것은 흐른다’라는 뜻을 갖고 있다. 수많은 천재와 지성들은 세계를 판타 레이의 관점으로 봤고, ‘소용돌이’라는 뜻을 가진 보텍스(vortex)를 중심에 놓고 우주와 물리 현상을 해석했다. 그러나 과학이 발전하면서 유체들은 하나둘 사라졌다. 근대과학의 효시로 추앙받는 아이작 뉴턴은 중력 법칙으로 보텍스들을 깨끗이 소멸시켰고, 현대물리학이 양자역학과 상대성이론을 두 기둥으로 삼은 이후엔 유체역학 역시 설 자리를 잃었다. 새 책 ‘판타 레이’는 판타 레이가 지배하던 시절의 이야기를 담고 있다. 여기에 현대 과학 이야기를 적당히 섞어 이해를 돕는다. 한데 굳이 현대와 단절된 옛 과학 이야기를 들춰내는 이유는 뭘까. 사실 불꽃처럼 휘몰아치다 소멸한 옛 과학의 역사는 현대 과학의 기저에서 끊이지 않고 이어져 왔다. 유체역학처럼 말이다. 물리학에서 잊혀졌던 유체역학은 두 차례 세계대전을 거치며 항공기와 로켓의 기초 이론으로 다시 각광받고 있다. 저자는 유체역학을 연구한 로켓 분야 권위자다. 듣는 것만으로도 머리에 쥐가 날 것 같은 이름과 용어들이 무수히 날아다니지만 책은 그리 어렵지 않다. 과학 이론 자체에 대한 설명보다는 그 이론이 나오게 된 배경, 영향, 역사, 예술 등의 이야기들을 종횡으로 탐색하고 있기 때문이다. 낭만적인 과학의 역사, 혹은 장삼이사의 눈높이에 맞춘 과학 철학을 담은 책 정도로 이해하면 될 듯하다. 책엔 과학자뿐 아니라 미술가, 음악가, 경제학자 등도 등장한다. 페이지를 넘기다 보면 토머스 그레셤 이전부터 ‘악화가 양화를 구축’하는 현상을 발견하고 있는 코페르니쿠스, 명화 ‘비너스의 탄생’에 보텍스의 흐름을 그려넣고 있는 보티첼리와 만나는 등 뜻밖의 경험을 하게 된다.

현재 지구에 살고 있는 10명 중 9명이 인간이 만든 기후변화로 인해 고통 받고 있다는 연구결과가 나왔다. 독일 메르카토르 기후변화연구소, 훔볼트대 인간-환경시스템 통합연구소, 지리학부, 막스플랑크 생물지구화학연구소, 미카엘 스티펠 데이터 시뮬레이션 과학센터, 영국 리즈대 국제기후센터, 민간연구기관 클라이밋 애널리틱스, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 대기 및 기후과학연구소, 미국 해양대기관리청(NOAA) 지구물리유체역학연구실, 데이턴대 지속가능연구소 공동연구팀은 세계 인구의 85%가 인간 활동으로 인한 기후변화의 영향을 받고 있는 지역에 살고 있다고 밝혔다. 이번 연구결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 10월 12일자에 실렸다. 연구팀은 1900년부터 현재까지 수행된 기후의 영향과 관련한 논문과 관측자료 60만 건 중 지구 모든 대륙에 걸친 광범위한 기후변화 영향을 다루는 10만 2160건의 연구와 관련 자료를 분류한 뒤 인공지능(AI) 기계학습 방법을 통해 기후변화 영향 지도를 작성했다. 연구팀은 지표 온도와 강수량, 강수지역에 대해 인간의 영향력을 비교했다. 분석 결과 지구 육지표면의 80%, 세계 인구의 85% 이상이 인간이 원인이 된 기후변화의 영향권에 노출돼 있는 것으로 확인됐다. 특히 선진국으로 불리는 고소득 국가가 저소득 국가, 저개발 국가에 비해 기후변화의 영향을 2배 이상 받고 있는 것으로 조사됐다. 연구를 주도한 막스 칼라한 독일 메르카토르 기후변화연구소 박사는 “이번 연구는 기후변화에 대한 영향이 미치는 지리적, 인구학적 범위에 대해 구체적인 결과를 보여주고 있다”라며 “인간과 자연 시스템 전반에 걸친 기후변화의 영향에 대한 포괄적 평가를 위한 새로운 모델을 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

2021년 노벨 물리학상은 기후변화를 비롯한 복잡계 현상을 연구한 일본계 미국 과학자와 독일, 이탈리아 원로 과학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 5일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 슈쿠로 마나베(90) 미국 프린스턴대 교수, 클라우스 하셀만(90) 독일 막스플랑크 기후학연구소 교수, 조르지오 파리시(73) 이탈리아 로마 사피엔자대 교수가 선정됐다고 밝혔다. 노벨위원회는 “마나베 교수와 하셀만 교수는 지구 기후 변동성을 정량화하고 물리적으로 모델링해 지구온난화를 예측할 수 있도록 했고 파리시 교수는 눈에 보이지 않는 원자에서 우주의 행성까지 물리계 전체의 무질서와 변동성에 대한 발견을 통해 복잡계에 대한 이해를 넓혔다”고 평가했다. 일본 에히메현 신구에서 태어나 1958년 도쿄대에서 박사학위를 받은 마나베 교수는 미국으로 건너가 미국 기상청, 해양대기관리청(NOAA)에서 지구물리유체역학을 연구해왔다. 마나베 교수는 1960년대에 처음으로 대기 순환을 통해, 해양학자인 하셀만 교수는 1970년대에 해양순환을 통해 날씨와 기후변화를 예측했다. 이들 두 명의 연구결과는 다양한 유체, 화학, 생물방정식을 포함한 ‘접합대순환모델’로 발전했다. 이 모델은 기후변화에 관한 정부간패널(IPCC)에서 사용하는 지구온난화 시뮬레이션의 프로토타입으로 활용되면서 미래 날씨와 기후변화를 예측하거나 기후변동성을 이해하기 위해 과거 기후를 재현하는데 널리 사용하고 있어 마나베 교수는 일찍부터 기후연구 선구자로 평가받아왔다. 막스플랑크 기후학연구소 창립자인 하셀만 교수는 현재 기초과학연구원(IBS)에서 기후변화 연구를 이끌고 있는 악셀 팀머만 기후물리연구단장이 가장 존경하는 인물로 꼽기도 했다. 파리시 교수는 1980년대에 무질서한 복잡한 물질 속에 숨겨진 패턴을 발견해 복잡계 시스템 이론의 근간을 만든 공헌을 인정받았다. 그가 기초한 복잡계 과학은 물리학 뿐만 아니라 기후학, 생물학, 뇌신경과학, 인공지능 기계학습 같은 폭넓은 분야에서 활용되고 있다. 파리시 교수는 복잡계 뿐만 아니라 소립자, 양자장론, 수리물리학, 끈이론, 통계역학, 이론면역학 등 물리학의 다양한 분야에 관심을 갖고 연구한 것으로도 유명하다. 다른 과학자들과 함께 두 물질 사이 경계면 시간에 따른 진화를 설명하는 비선형 편미분방정식인 ‘카다르-파리시-장(KPZ) 방정식’을 만든 것으로도 잘 알려져 있다. 특히 파리시 교수는 양자색역학 및 무질서 복잡계 관련 발견에 기여한 공로로 글로벌 정보서비스기업 클래리베이트가 선정한 ‘2021년 피인용 우수연구자’ 물리학분야 연구자 중 한 명으로 이름을 올려 수상가능성이 점쳐지기도 했다. 이번 물리학상 수상자들에게는 상금 1000만 스웨덴크로나(13억 5340만원)가 주어지는데 수상업적 중요도에 따라 파리시 교수가 500만 스웨덴크로나를 받고 마나베 교수와 하셀만 교수가 각각 250만 스웨덴크로나를 받게 된다. 노벨위원회는 6일 화학상, 7일 문학상, 8일 평화상, 11일 경제학상 수상자를 차례로 발표한다. 시상식은 노벨상을 만든 알프레드 노벨 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 열린다.

손은 최소 20초 이상 씻어야 세균이나 바이러스가 완전히 떨어져 나간다는 연구 결과가 나왔다. 영국의 응용수학자 폴 해먼드 박사는 손 씻는 동안 손에 물리학적으로 어떤 작용이 일어나는지를 보여주는 2차원 모델을 만들었다. 물론 손 씻기는 얼마나 힘차게 문지르느냐에 따라 효과가 있지만, 아무리 열심히 씻는다고 해도 시간이 어느 정도 걸린다는 사실이 이번 연구에서 확인된 것이다. 손 씻는 시간이 충분한지를 확인하는 간편한 방법 중 하나는 손 씻는 동안 마음속으로 자기 자신에게 생일 축하 노래를 두 번 연속으로 불러주면 된다. 손 씻기는 지금까지는 물론 앞으로도 각종 질병과 감염의 확산을 막는 효과적인 방법으로 여겨질 것이지만, 그에 관한 기초 물리학은 거의 연구되지 않았다. 해먼드 박사는 이번 모델에서 양손의 거친 피부를 얇은 액막으로 분리된 한 쌍의 물결 모양 표면으로 표현했다. 양손을 문지르면 두 표면이 서로의 위를 지나 움직인다. 결국 세균이나 바이러스와 같은 미세한 입자는 이런 표면의 계곡 사이에 갇혀 있는 것인데 이런 입자가 손에서 떨어져 나가려면 흘러내리는 물살에서 발생하는 에너지가 입자를 밀어낼 만큼 커야 한다. 이번 모델은 이런 물살의 세기가 손 씻는 속도에 따라 다르다는 점도 밝혀냈다. 특히 더욱더 강한 동작을 할수록 입자를 더욱더 쉽게 제거할 수 있었다. 이에 대해 해먼드 박사는 “기본적으로 그 흐름은 입자에 작용하는 힘에 대해 알려준다”면서 “그러면 입자가 어떻게 움직이는지를 알 수 있어 제거가 제대로 되는지를 알 수 있다”고 밝혔다. 이와 함께 해먼드 박사는 “양손을 문지를 때 부드럽거나 느리게 움직이면 흐르는 물에 의해 생성되는 힘이 세균이나 바이러스와 같은 입자를 고정하는 힘을 극복할 만큼 커지지 않게 된다”면서 “그렇지만 강하게 문지른다고 해서 입자가 빨리 제거되는 것은 아니다”라고 설명했다. 해먼드 박사에 따르면, 손 씻는 데 최소 20초의 시간이 필요한 것은 NHS(영국국민건강보험공단)와 미국 질병통제예방센터의 일반적인 화장실 사용 지침과 일치한다. 다만 이번 유체역학 모델은 비누로 손을 씻을 때 발생하는 생물학적, 화학적 과정을 고려하지 않았다. 하지만 그는 “더러운 손에서 입자를 제거하는 물리적 메커니즘을 알고 있으면 앞으로 연구자들이 더욱더 효과적이고 친환경적인 비누를 만드는 데 도움이 될 수 있다”면서 “우리는 세척 화학물질이 배수구를 통해 환경에 유입될 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 좀 더 고민할 필요가 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제 학술지 ‘유체 물리학’(Physics of Fluids) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

손은 최소 20초 이상 씻어야 세균이나 바이러스가 완전히 떨어져 나간다는 연구 결과가 나왔다. 영국의 응용수학자 폴 해먼드 박사는 손 씻는 동안 손에 물리학적으로 어떤 작용이 일어나는지를 보여주는 2차원 모델을 만들었다. 물론 손 씻기는 얼마나 힘차게 문지르느냐에 따라 효과가 있지만, 아무리 열심히 씻는다고 해도 시간이 어느 정도 걸린다는 사실이 이번 연구에서 확인된 것이다. 손 씻는 시간이 충분한지를 확인하는 간편한 방법 중 하나는 손 씻는 동안 마음속으로 자기 자신에게 생일 축하 노래를 두 번 연속으로 불러주면 된다. 손 씻기는 지금까지는 물론 앞으로도 각종 질병과 감염의 확산을 막는 효과적인 방법으로 여겨질 것이지만, 그에 관한 기초 물리학은 거의 연구되지 않았다. 해먼드 박사는 이번 모델에서 양손의 거친 피부를 얇은 액막으로 분리된 한 쌍의 물결 모양 표면으로 표현했다. 양손을 문지르면 두 표면이 서로의 위를 지나 움직인다. 결국 세균이나 바이러스와 같은 미세한 입자는 이런 표면의 계곡 사이에 갇혀 있는 것인데 이런 입자가 손에서 떨어져 나가려면 흘러내리는 물살에서 발생하는 에너지가 입자를 밀어낼 만큼 커야 한다. 이번 모델은 이런 물살의 세기가 손 씻는 속도에 따라 다르다는 점도 밝혀냈다. 특히 더욱더 강한 동작을 할수록 입자를 더욱더 쉽게 제거할 수 있었다. 이에 대해 해먼드 박사는 “기본적으로 그 흐름은 입자에 작용하는 힘에 대해 알려준다”면서 “그러면 입자가 어떻게 움직이는지를 알 수 있어 제거가 제대로 되는지를 알 수 있다”고 밝혔다. 이와 함께 해먼드 박사는 “양손을 문지를 때 부드럽거나 느리게 움직이면 흐르는 물에 의해 생성되는 힘이 세균이나 바이러스와 같은 입자를 고정하는 힘을 극복할 만큼 커지지 않게 된다”면서 “그렇지만 강하게 문지른다고 해서 입자가 빨리 제거되는 것은 아니다”라고 설명했다. 해먼드 박사에 따르면, 손 씻는 데 최소 20초의 시간이 필요한 것은 NHS(영국국민건강보험공단)와 미국 질병통제예방센터의 일반적인 화장실 사용 지침과 일치한다. 다만 이번 유체역학 모델은 비누로 손을 씻을 때 발생하는 생물학적, 화학적 과정을 고려하지 않았다. 하지만 그는 “더러운 손에서 입자를 제거하는 물리적 메커니즘을 알고 있으면 앞으로 연구자들이 더욱더 효과적이고 친환경적인 비누를 만드는 데 도움이 될 수 있다”면서 “우리는 세척 화학물질이 배수구를 통해 환경에 유입될 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 좀 더 고민할 필요가 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제 학술지 ‘유체 물리학’(Physics of Fluids) 최신호에 실렸다. 사진=123rf

‘로봇 물고기’라는 단어를 들으면 많은 사람들이 10여년 전 이명박 정부 당시 진행됐던 4대강 사업을 떠올린다. 당시 정부는 4대강 사업으로 인한 강물의 수질 변화를 조사하겠다는 명목으로 60억원에 가까운 예산을 투입해 생체모방형 수중로봇, 일명 로봇 물고기 개발을 추진한 바 있다. 외국에서는 물고기 구조와 기능을 분석한 생체역학, 유체역학, 수학적 모델링 등을 이용해 체계적인 로봇 물고기 개발에 나서고 있다. 한국에서처럼 말도 안 되는 황당한 목적이 아니라 에너지를 적게 쓰고 빠르게 움직일 수 있는 자율무인잠수정(수중드론)이나 수중이동체 효율을 높이기 위한 기초 연구로 진행하고 있는 것이다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에서 발행하는 로봇공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 8월 12일자에는 이런 다양한 로봇 물고기 연구개발 결과들이 실렸다. 현재까지 개발된 로봇 물고기나 수중드론은 정해진 속도로만 이동하고 속도 조절이 가능해 속도를 높이거나 늦출 경우 자세 제어가 잘 되지 않는다는 게 단점이다. 연구자들은 물고기들처럼 빠른 속도로 좁은 장소나 장애물을 효과적으로 빠져나가거나 상황에 따라 속도를 변화시키면서 안정적으로 이동할 수 있는 해법을 찾기 위해 다양하게 접근하고 있다. 우선 미국 버지니아대 기계·항공우주공학과, 웨스트체스터대 생물학과 공동연구팀은 참치에서 해법을 찾았다. 연구팀은 참치 꼬리지느러미 구조 및 움직임 분석과 생체역학, 유체역학 모델링을 바탕으로 로봇 참치 ‘튜너봇’을 개발했다. 연구팀은 참치 꼬리지느러미를 수학적으로 분석한 결과 꼬리 강성과 수영 속도가 비례 관계에 있다는 사실을 밝혀냈다. 이에 연구팀은 로봇 물고기에 인공 힘줄을 장착해 물속 환경 변화에 따라 꼬리지느러미의 강성을 조절할 수 있게 했다. 그 결과 순항 속도 조절은 물론 느리게 움직일 때도 안정적 자세 제어가 가능하고 장애물도 빠르게 피할 수 있다는 것을 확인했다.연구를 이끈 버지니아대 대니얼 퀸(자율이동시스템·유체역학) 교수는 “이번에 개발한 튜너봇은 인공 힘줄을 이용해 수중 상태에 따라 꼬리의 강성을 스스로 변화시킬 수 있게 함으로써 마치 다단 기어를 갖춘 자전거처럼 상황에 따라 속도 조절과 고효율 작동이 가능하다는 장점이 있다”고 설명했다. 스위스 로잔연방공과대(EPFL), 로봇공학기업 KM 로보타, 프랑스 IMT 아틀랑티크, 미국 하버드대, 일본 도호쿠대, 캐나다 셔브룩대 공동연구팀은 칠성장어를 흉내낸 로봇 물고기 ‘아그나타X’를 개발하고 연구 논문을 발표했다. 연구팀은 어류 중에 가장 원시적이고 단순한 무악류를 모방했다. 일반적으로 어류는 운동신경과 감각신경을 연결해 주는 중심패턴발생기(CPG)를 갖고 있다. CPG는 서로 다른 근육이 활성화되는 순서를 결정해 이동을 제어할 수 있게 해 준다. 칠성장어는 다른 물고기들과 똑같은 신경 시스템을 갖추고 움직이지만 좀더 모방이 쉬운 단순한 형태를 갖고 있다. 칠성장어의 척수와 비슷한 내부압력센서, 물의 흐름과 세기를 감지하는 외력센서, CPG처럼 이들 센서에서 감지된 정보를 종합해 움직임을 만드는 인공위성발진기로 구성된 아그나타X는 물의 상태 변화를 빠르게 감지하고 그에 맞게 뱀장어처럼 헤엄치는 것이 관찰됐다.‘사이언스 로보틱스’는 “지금까지 나온 로봇 물고기 기술은 에너지 소모가 크고 이동 효율이 낮다는 공통적인 문제를 갖고 있는 만큼 이를 해결하는 것이 수중 로봇 개발 성공의 핵심”이라며 “이번에 개발된 튜너봇이나 아그나타X는 이 같은 문제를 일부 해결한 것으로 보인다”고 밝혔다.

LSTME Busan은 2021 LSTME Busan 과학/기술/컨설팅 무료 지원 사업 공모를 실시한다고 밝혔다. 이는 독일 최신 엔지니어링 활용 히든 챔피언 무료 지원 사업으로 중소기업과 스타트업 기술문제를 해결하고, 유럽시장 진출을 지원하며, 제품 개발 최적화 및 가속화를 지원한다. 과학/기술/컨설팅 지원 분야로는 ▲시뮬레이션, 통계, 인지, 인공지능, 하이브리드 및 Ingustry4.0 방법을 기반으로 한 생물학적 기원의 문제에 대한 복합공정의 적응형 자동화(퍼지, 신경수치 및 인공지능에 기반한 센서 및 컨트롤러 설계 및 개발), ▲풍력 터빈, 다중발전소, 수소기술 및 신개념 세라믹 버너와 같은 지속 가능한 에너지 분야, ▲생물학적 플라즈마 및 하이드레이트를 이용한 수처리, 대기중의 먼지에 대한 혁신적인 분리기술과 같은 자연환경 기술 분야, ▲자원 효율적 생산 및 제품보존 신기술(고압, 플라즈마, 전기천공, 초음파, Ohmic 및 하이드레이트 처리)과 같은 식품, ▲영양 및 음료(맥주 및 주스에 대한 높은 전문성 보유), ▲의료의약품 및 공정 분야 등으로 나뉜다. 지원 혜택으로는 ▲혁신적인 프로세스 및 제품 개발의 최적화 및 가속화, ▲프로젝트 구현을 위한LSTME 연구원들의 Trouble shooting 지원, ▲시제품 제작 지원, ▲교육 및 트레이닝, ▲글로벌마켓 컨설팅 및 독일과 유럽 내 파트너 탐색 등을 포함한 네트워킹 지원 등이다. 혁신적 아이디어를 바탕으로 제품화 및 시장 진입을 추진 중인 스타트업과 중소기업, 기술 발전과 제품 개선을 추구하는 중소기업이라면 지원 가능하다. 관계자는 “공학 전분야에 접목이 가능한 유체역학과 자동화 분야의 선진화된 기술과 도구 등을 통해 식품영양공학, 에너지, 의약학 및 환경공학과 같은 산업 분야 응용과 발전, 한국 스핀오프/스타트업/중소기업과의 협력을 강조할 때라고 생각하며 이를 위해 이번 사업을 준비했다. 많은 지원과 관심 바란다”고 말했다. 접수 기간은 2021년 6월 10일까지며, 제출 서류는 신청서 및 개인정보 이용 동의서와 회사 소재 및 지원사업 활용 계획서이다. 보다 자세한 내용은 LSTME Busan 지원사업 전용 홈페이지에서 확인 가능하며 이메일 및 전화로 문의하면 된다. 한편, STME Busan은 산업통상자원부(MoTIE)와 부산광역시(BMC)로부터 재정적 지원을 받아 부산시에 설립된 비영리 독일공학연구 개발센터다. LSTME Busan은 프리드리히 알렉산더 대학교 에를랑겐(Friedrich Alexander University Erlangen) 내 유체역학 연구소의 트윈 연구소로 운영되고 있다. 2018년부터 국내 최고 수준의 독일공학연구를 구축해왔고, 한·독 양국의 사회, 학술 및 기술 세계를 연결하는 교두보 역할을 담당하고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

2020년 봄, 라라를 스탠퍼드대학에서 만났다. 그를 만난 다음날, 내 방에 있던 책 대부분을 내다 버렸다. 라라는 전자공학을 전공하고 있었고 최근에는 컴퓨터공학으로 바꾸었다. 여름방학에는 유체역학 시뮬레이션을 해볼 거라 했다. 하지만 처음, 우리 대화의 시작은 로마의 시인 카툴루스였다. 라라는 매일 시를 쓰고 일기를 쓴다. 열한 살 이후 무언가를 적지 않고 그냥 지나간 날은 단 하루도 없단다. 음악도 작곡한다. 프로그래밍을 배우다가 중세시대 기사(騎士) 문학을 읽기도 한다. 고향 터키의 시인들 작품을 번역해서 시집을 만들 준비도 하고 있다. 그런 라라의 더 유별스런 점은 길에서 만나는 사람 아무에게나 무턱대고 말을 거는 것, 혹은 소통이다. 나 또한 그렇게 만났다. ‘좋은 글’은 작가가 하고 싶은 말이, 글로 옮겨질 수 있을까 고민되는 글이다. 그리고 더 좋은 글은 하고 싶은 말은 많은데, 감히 글로 다 풀어낼 수 없을 것 같은 글이다. 라라는 일테면 좋은 글감 같은 사람이다. 라라의 중심은 시다. 시인은 기다린다. 억지 부리지 않는다. 시인은 자기가 인식하는 세계를 표현할 자기만의 단어들을 천천히 안에서부터 기른다. 자기만의 관용구를 키운다. 그것이 뱃속에 쌓이고 쌓이면, 손끝으로 시가 흘러나온다. 라라 얘기다. 김수영도 산문 ‘와선’(臥禪)에서 얘기하고 있다. 기다리는 거다. 역으로 ‘제스처’는 시인을 본인 고유의 단어로부터 멀어지게 한다. 제스처 곧 손동작은 과시이다. 제스처는 희극에서 쓰인다. 시는 제스처도 아니고 희극도 아니다. 생각해 보니 제스처는 문학의 문제일 뿐 아니라 사람의 문제이다. 헛된 말의 99%가 제스처이다. 내 책장에 꽂혀 있던 책들을 훑어봤다. 라라가 세운 문학기준에 못 미쳤다. 버려도 아쉽지 않았다. 번역도 얘기했다. 시를 번역할 때, 라라는 그 시를 여러 번 읽는단다. 시 구절이 아무 생각 없이 무심하게 떠오를 때까지 곱읽는다. 그러고는 시를 단숨에 번역해 버린다. 그다음 번역본의 운율, 소리와 같은 디테일을 가다듬는다. 계속 가다듬다 보면 시의 원본과 번역본이 헷갈린다. 그때 멈추는 거다. 라라는 어렸을 때부터 길에서 만난 사람들에게 말을 걸었다. 청소부, 버스운전사, 경비원. 소녀 소크라테스다. 바닥에 떨어진 옷도 집어 보고 만져 본다. 사람에 대한 편견 없는 관심이다. 우리가 모든 것을 이미 경험해 봤다고 생각해 보라. 굳이 경험하지 않아도 된다. “천 번 죽어도 다시 태어나지 않아도 된다.” 라라의 그 마음에서 자유가 시작된다. 시적인 삶, 창조적인 삶, 어디서 들어본 말들이다. 난 눈으로 보지 않은 것은 믿지 않는다. 내 눈으로 직접 봐야 한다. 젊은 학생들과 생활하는 나는 지식이나 정보나 테크닉보다도 전해주고 싶은 것이 있다. 가치이다. 쉽지 않다. 손등이 통통한 라라가 문득 생각나는 오월 아침이다.

코로나19라는 전무후무한 감염병의 확산세가 1년 넘도록 사그라들 기미를 보이지 않고 있다. 많은 나라에서 백신 접종이 시작됐지만 감염자 숫자는 줄지 않고, 국내에서도 4차 유행이 시작됐다는 우려까지 나오고 있다. 그렇지만 전문가들은 시간이 걸리더라도 코로나19 같은 감염병과의 전쟁에서 인류가 이길 수 있을 것으로 보고 있다. 반면 지구온난화와의 전쟁에서 인류의 승리는 장담하지 못하고 있다. 실제로 많은 사람이 지구온난화에 대해 단순히 지구 평균기온이 약간 높아지는 것이며 이전보다 더운 여름이 오는 수준으로 생각하고 이 같은 상황에 충분히 적응할 수 있다는 식의 지나친 낙관론에 빠져 있다고 기후 과학자들은 지적한다. 하지만 약간의 기온 상승만으로도 엄청난 재앙이 발생할 수 있다는 과학적 근거들은 끊임없이 제시되고 있다. 스위스 취리히연방공과대학(ETH) 환경정책연구소, 스위스연방기상청, 제네바 국내난민관리센터, 독일 포츠담 기후영향연구소, 유엔 인도주의업무조정국(OCHA) 인도주의데이터센터 공동 연구팀은 지구 평균기온이 1도 상승할 때마다 홍수로 인한 이재민 발생이 50% 정도씩 증가하게 된다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 환경학 분야 국제학술지 ‘환경연구회보’ 지난달 25일자에 실렸다. 연구팀에 따르면 2008년 이후 자연재해로 인한 난민은 전 세계적으로 약 2억 8800만명에 이르고 있는데 이는 같은 기간 전쟁, 분쟁, 폭력 소요 사태로 발생한 난민 숫자의 3배에 달한다. 특히 홍수는 자연재해 피해 중 절반 이상에 해당하며 홍수로 인한 이재민 숫자는 전쟁이나 폭력으로 인한 난민 숫자보다 63% 높은 것으로 알려져 있다.연구팀은 다양한 기후모델을 이용해 대기 중 온실가스 증가로 인한 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과 현재 약 76만 4050만명이라는 전 세계 인구가 변동하지 않는다고 가정하더라도 지구 평균기온이 1도 상승할 때마다 홍수로 인한 이재민 수는 50% 증가할 것으로 전망됐다. 그렇지만 인구가 계속 증가하고 지구온난화도 완화되거나 멈추지 않는다고 가정할 경우 홍수로 인한 이재민 수는 금세기 말 최소 110%, 최대 350% 증가할 것으로 예측됐다. 파리기후협약을 충실히 이행해 지구 평균기온 상승을 산업화 이전과 비교해 1.5~2도로 막을 수 있다고 하더라도 전 세계 약 6억명의 사람이 홍수로 몸살을 앓게 된다는 것이다. 더군다나 홍수가 잦아질 경우 중세 유럽을 뒤흔든 인구 대이동과 같은 대규모 인류 이동 가능성도 배제할 수 없다고 연구팀은 지적했다. 이 같은 지구온난화로 인한 홍수는 도심 지역에 더 심각한 피해를 줄 것으로 전망되고 있다. 같은 학술지 지난달 12일자에서 미국 애리조나주립대 지리과학 및 도시계획학부, 도시기후연구센터, 글로벌 지속가능연구소, 수학·통계과학부, 캐나다 겔프대 환경과학부 공동 연구팀은 온실가스로 인한 기후변화와 함께 무분별한 도시개발이 도시 홍수를 부추긴다고 밝혔다. 연구팀은 애틀랜타, 덴버, 피닉스, 휴스턴 등 미국 내 대도시와 전원 지역을 대상으로 기후모델과 지구물리학적 유체역학 분석을 통해 지구온난화와 지역개발, 홍수 발생 가능성의 연관성을 분석했다. 그 결과 지구온난화는 홍수 발생 가능성을 전반적으로 높이는데 특히 녹지 축소라는 방향으로 이뤄지는 개발은 극단적인 홍수 발생 가능성을 높이는 것으로 조사됐다. 녹지가 적고 아스팔트와 시멘트 중심 건축물과 인프라가 구축된 도심 지역은 열섬효과가 만들어지며 이로 인해 지구온난화의 영향을 더 많이 받고 도시 홍수도 잦아질 것이라는 설명이다. 도심 지역 강수량도 지역별 편차가 커진다고 연구팀은 설명했다. 단기적으로는 코로나19가 인류가 극복해야 할 가장 시급한 문제다. 그렇지만 기후변화는 지구상에 인류가 계속 남아 있을 수 있는지와 관련된 문제다. 사람들이 아직 확실히 인식하고 있지는 못하지만 지구온난화 역시 시급하게 해결책을 마련하고 행동에 나서야 할 문제라는 점은 분명하다. edmondy@seoul.co.kr

플라즈마는 전기적으로 중성을 띄는 기체분자가 외부 에너지로 인해 이온과 전자로 분리된 상태를 말한다. 반도체와 디스플레이 제조 공정에도 핵심 역할을 하고 형광등 내부나 네온사인, 공기청정기에도 활용되고 있다. 국내 연구진이 ‘제4의 물질상태’라고 플라즈마가 액체와 기체 사이 경계면에서 안정성을 증가시킨다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 카이스트 원자력및양자공학과, 한국핵융합에너지연구원 공동연구팀은 기체를 이온화시킨 플라즈마가 기체-액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성을 증가시키는 것을 발견하고 이를 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 과학저널 ‘네이처’ 1일자에 실렸다. 와인이 담긴 잔을 가볍게 흔든 다음 그대로 두면 와인이 잔의 벽을 타고 눈물처럼 아래로 흘러내리는 일명 ‘와인의 눈물’ 현상이나 갯벌 바닥의 물결무늬, 샤워기 물줄기 등 유체 경계면에는 유체역학적 불안정성이 흔히 나타나는 것을 알 수 있다. 제트 형태의 기체를 액체 표면에 분사시키는 방식은 다양한 과학과 산업분야에서 활발히 쓰이고 있다. 그렇지만 이 때 액체 표면에서 유체역학적 불안정성이 증가하는 현상과 이를 안정화하는 방법에 대해서는 여전히 해결되지 않은 문제들이 많다. 이에 연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 만든 플라즈마를 물 표면에 분사시키면 일반적인 기체와 액체 사이 경계면에서보다 훨씬 안정적으로 유지된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 사용한 플라즈마 제트는 플라즈마 총알로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람이 발생시키는데 이것들이 물 표면의 불안정성을 줄인다는 것이다. 연구팀은 물 표면을 따라 초당 수 십㎞의 속력으로 이동하는 플라즈마 총알이 물 표면과 나란한 방향으로 일으키는 강한 전기장을 만들어 물 표면을 안정적으로 유지한다는 것을 실험적으로 확인하고 플라즈마-물 이론을 만들었다. 최원호 카이스트 원자력및양자공학과 교수는 “이번 연구는 플라즈마라는 독특한 물질 상태에 대한 이해를 높이고 산업적으로 활용이 가능한 플라즈마 유체제어 분야를 확대시켜 플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 다양한 분야 기술발전을 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 초신성 폭발 임박설로 관심을 모았던 오리온자리 알파별 베텔게우스의 밝기가 갑자기 줄어들었던 이유는 이 별에서 방출한 대량의 먼지구름 탓으로 실제 폭발까지는 10만 년 이상 남았다는 연구 결과가 나왔다. 호주국립대 메리디스 조이스 박사가 주도한 국제연구진은 항성 진화와 맥동의 유체역학(베텔게우스는 크기와 밝기가 변하는 맥동변광성) 그리고 별의 지진(성진)의 이론적 계산을 사용해 베텔게우스의 밝기 변화 여부를 분석했다.그 결과 현재 베텔게우스는 수소의 핵융합이 마무리되고 있으며 그 핵융합의 생성물로서 중심핵에 쌓인 헬륨을 통한 2단계 핵융합이 시작되고 있는 것으로 나타났다. 이는 이 별의 핵이 약 1억℃에 도달했을 때 일어나는 것으로 3개의 헬륨 핵이 충돌하고 융합해 탄소 핵을 형성한다. 이 연소 과정이 끝나는 언젠가 중심핵은 붕괴, 초신성 폭발을 일으켜 성간 공간에 먼지와 가스가 있는 영역인 성운을 생성하는 것이다. 하지만 이런 초신성 폭발이 일어나기까지의 시간은 아직 10만 년 이상 남아있다고 연구진은 결론지었다.138억년에 걸친 우주의 시간 규모로 따지면 10만 년 뒤는 내일 같은 것이지만, 안타깝게도 지금 사람들은 목격할 수 없다. 또 베텔게우스의 맥동 구조는 ‘카파 메커니즘’(kappa-mechanism)이라는 현상에 의해 작동해 185(±13.5)일과 400여일이라는 2가지 주기로 밝게 빛나거나 어두워지는 것으로 확인됐다. 게다가 지난해 초 대폭적인 밝기 감소는 별이 맥동하는 움직임과 함께 별에서 방출된 대량의 먼지구름이 관계하고 있는 것도 시사됐다. 베텔게우스의 크기는 지금까지 태양계에 둘 경우 목성 궤도까지의 거리보다 더 큰 반지름으로 여겨졌다. 태양과 목성까지의 평균 거리는 약 7억8000만㎞다. 하지만 이번 연구에서는 베텔게우스의 반지름이 태양 반지름(약 69만㎞)의 약 750배(약 5억2000만㎞)로 기존 연구에서 추정되던 반지름의 3분의 2 정도 크기인 것으로 나타났다. 이처럼 별의 물리적 크기를 알면 지구로부터의 거리도 정할 수 있다. 지금까지는 약 640~700광년으로 추정해왔지만 태양 반지름의 약 750배임을 고려하면 530광년으로 이는 기존에 알려진 것보다 100광년 이상(약 20~25%) 가까운 것이다. 이에 따라 100광년이나 가까운 경우라면 10만년 뒤라고 해도 실제로 베텔게우스가 초신성 폭발을 일으켰을 때 지구가 위험에 노출될 확률이 높아진다는 우려가 나오지만, 먼 미래 폭발한다고 해도 지구에는 큰 영향이 없다고 연구진은 말했다.베텔게우스는 초신성 폭발을 일으킬 것으로 여겨지는 후보들 가운데 지구와 가장 가까운 거리에 있어 앞으로도 얼마 동안은 매우 중요한 연구 대상이 될 것이다. 폭발 전 어떤 일이 일어나는지 연구할 중요한 기회를 줄 것이라고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

13일 0시부터 개정된 감염병예방법에 따라 마스크 착용 의무화가 본격 시행됐다. 마스크를 쓰지 않을 때는 물론 턱에만 걸치고 있던지 목에 걸고 있어도 10만원의 과태료 대상이 된다. 또 마스크를 쓰더라도 망사형이나 밸브형 마스크, 투명 위생 플라스틱 입가리개는 착용하더라도 과태료를 물 수 있다. 망사형이나 투명 입가리개는 침이 튀는 것을 막을 수 없기 때문에 문제가 되더라도 밸브형은 왜 문제가 될까라는 의문을 갖는 이들이 많다. 이 같은 궁금증에 대해 미국 표준기술연구원(NIST) 재료측정연구실 연구팀은 착용자의 호흡을 쉽게 만들어 주는 밸브형 마스크가 타인에게 침방울이 튀어나가는 것을 막아줄 수 없기 때문에 코로나19 확산 차단에 도움이 되지 않는다는 실험결과를 13일 제시했다. 이번 연구결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘유체 물리학’ 11일자에 실렸다. 밸브형 마스크는 마스크 표면에 동전 크기의 배기 밸브가 달려 있는 제품이다. 숨을 들이쉴 때는 차단 효과가 높지만 착용자가 감염자라면 날숨으로 병원균이 튀어나갈 수 있다는 것이다. 이 때문에 KF94 마스크에 비해 호흡이 편하지만 다른 사람들을 감염시킬 우려가 크다고 보고 질병관리청에서 단속 대상 마스크에 포함시킨 것이다. 미국 공학자들이 질병관리청의 판단에 손을 들어주는 연구결과를 내놓은 것이다. NIST 연구팀은 마네킹 안쪽에 사람이 숨쉬는 것과 똑같은 호흡 시스템을 만든 뒤 밸브형 마스크와 일반 마스크를 착용하고 기침이나 재채기를 했을 때와 똑같은 상황을 만든 뒤 공기의 흐름과 밀도의 변화를 정밀 촬영했다.그 결과 밸브가 달리지 않은 N95(KF95와 똑같은 성능) 마스크는 숨을 쉬거나 기침, 재채기를 하더라도 침방울이나 공기가 대부분 걸러지는 것이 관찰됐다. 그렇지만 밸브형 마스크는 상대방의 침방울이나 공기가 침투하는 것은 막지만 착용자 본인의 숨이나 침방울은 밸브를 통해 그대로 밖으로 빠져나가는 것이 관찰됐다. 무증상 감염자가 밸브형 마스크를 쓰고 있는 경우 타인에게 코로나19 바이러스를 그대로 전파할 가능성이 높다는 것을 증명한 것이다. 연구팀은 또 밸브형 마스크가 아니더라도 마스크를 헐겁게 착용할 경우 마스크 주변으로 침이나 공기가 빠져나갈 수 있다고 지적했다. 매튜 스테이메이츠 NIST 엔지니어(유체역학)는 “이번 연구에서는 밸브형 마스크를 착용했을 때 공기가 여과 없이 그대로 마스크에서 빠져나오는 모습을 보여주고 있다”라며 “코로나19는 무증상 상태로 바이러스를 퍼트릴 수 있기 때문에 착용자 자신 뿐만 아니라 타인을 보호하기 위해 밸브형 마스크를 착용해선 안된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 제46대 대통령으로 결정된 조 바이든 당선인은 내년 1월 대통령 취임 후 가장 먼저 파리기후협약에 재가입하겠다고 밝히고 있다. 파리기후협약은 195개국이 지구 평균온도가 산업혁명 이전보다 2도 이상 오르는 것을 막기 위해 온실가스 배출량을 줄이자는 국제적 약속이다. 음모론까지는 아니더라도 지구온난화가 아직 심각하지 않다는 생각을 갖고 있는 이들은 여전히 많다. 그렇지만 지구온난화로 인해 생기는 극단적 기후 사례와 연구 결과는 속속 나오고 있다. 일본 오키나와 과학기술대학원대학교(OIST) 유체공학연구팀은 지구온난화로 인한 해수면 온도 상승 때문에 허리케인이 육지에 상륙한 뒤에도 세력이 약화되는 속도가 점점 늦어지고 있다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 11월 12일자에 발표했다.일반적으로 태풍이나 허리케인은 해수면 온도가 높은 지역을 지나면서 수증기를 공급받아 몸집을 불린 뒤 육지에 상륙하면 수증기 공급을 더이상 받지 못하는 데다 지표면과 마찰이 일어나 급격히 세력이 약화된다. 그러나 최근에는 태풍이나 허리케인이 내륙 깊숙이 침투할 때까지 강도가 약해지지 않고 피해를 입히는 경우가 잦아지고 있다. 이에 연구팀은 1967~2018년 해수면 온도 등 해양기후 변화와 허리케인 관련 자료를 분석한 결과 해수면 온도가 상승할수록 허리케인이 육지에 상륙해 소멸되기까지 시간이 점점 길어지고 있다는 것을 확인했다. 실제로 1960년대에는 허리케인이 육지에 상륙한 날 에너지의 75%를 잃었지만 2000년대에 들어서는 육지에 상륙해서도 에너지의 50% 이상을 갖고 있는 것으로 나타났다. 미국 스탠퍼드대, 해양대기관리청(NOAA) 지구물리학 유체역학 연구실, 프린스턴대 공동연구팀도 인간에 의한 기후변화가 남아프리카 남서부 지역에서 발생한 ‘데이제로’의 원인이며 향후 10년 내에 전 세계 많은 도시에서 나타날 수 있다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 11월 10일자에 발표했다.데이제로는 물이 완전히 바닥날 정도로 가물어서 하루 물 사용량이 ‘0’에 가까운 상태를 말한다. 실제로 남아공 케이프타운의 경우 몇 년째 이어지는 가뭄 때문에 많은 도시가 데이제로 상태에 놓여 2018년에는 하루 물 사용량을 50ℓ로 제한하는 조치를 내리기도 했다. 50ℓ는 90초의 짧은 샤워나 변기 물 1~2번 정도밖에 내릴 수 없는 양이다. 연구팀은 기후 예측 모델링 시스템을 이용해 이산화탄소 발생 수준에 따른 극심한 가뭄 발생 가능성을 분석했다. 그 결과 현재와 비슷한 수준이나 좀더 많은 이산화탄소가 배출될 경우 케이프타운을 마비시킨 것과 같은 가뭄과 그로 인한 데이제로가 10년 내에 전 세계 곳곳에서 2~3년 간격으로 발생할 수 있다고 밝혔다. 특히 미국 캘리포니아나 호주 남부, 남유럽, 남미 지역이 데이제로 발생 가능성이 가장 높다는 예측이 나왔다. 살바토레 파스칼 스탠퍼드대 연구교수(수문기후학)는 “이번 연구는 현재 기후변화는 사람에 의한 것이라는 점을 명확히 보여 주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“올해 비행객 12억명 중 44명 감염…2700만분의 1”전문가 “44명은 실제의 1%…분모에 12억명은 틀려” 대형 항공사들이 기내에서 코로나19에 감염될 가능성이 극히 낮다는 자체 연구 결과를 최근 소개하며 항공기 이용이 코로나19에 안전하다고 강조한 바 있다. 그러나 일부 전문가들은 이 연구가 현실을 제대로 반영하지 않았다며 신뢰성에 의문을 제기했다. 19일(현지시간) 로이터통신에 따르면 국제항공운송협회(IATA)는 지난 8일 언론 브리핑을 통해 올해 기내에서 코로나19에 감염된 사람 수가 자체 집계로 44명에 그친다고 밝혔다. 보잉 “옆자리 승객, 사무실서 2m 떨어진 것과 비슷” IATA는 올해 항공기 이용객이 12억명인 점을 고려하면, 감염 확률은 2700만명당 1명 수준으로 매우 낮다고 설명했다. 이런 수치는 최근 국제학술지 ‘여행 의학 저널’에 게재된 연구 결과 내용과도 비슷하다고 주장했다. 해당 브리핑에는 보잉, 에어버스, 엠브라에르 등 대형 항공사들의 자체 연구 결과도 소개됐다. 이들 항공사는 전산유체역학(CFD) 방법을 통한 시뮬레이션 실험 결과, 기내에서 코로나19에 감염될 가능성은 사무실 등 다른 실내환경보다 크게 낮다고 주장했다. 보잉 측은 “공기 중 비말입자 수를 고려하면, 기내에서 서로 옆에 앉아 있는 탑승객들의 감염 위험은 일반적인 실내 공간에서 2m의 거리를 뒀을 때와 비슷하다”고 전했다. 실제로 기내는 환기가 잘 되고 탑승객들이 같은 곳을 바라보며 앉기 때문에 다른 실내 공간보다 감염 위험이 낮은 것으로 알려졌다. 전문가들 “탑승시간 길수록 감염위험 높아지는 건 사실” 그러나 일각에서는 IATA가 발표한 수치가 현실과 동떨어다는 지적이 나온다. IATA가 브리핑에서 언급한 ‘여행 의학 저널’ 게재 논문의 공동저자인 데이비드 프리먼 앨라배마대 명예교수는 “계산이 틀렸다”며 “탑승객 중 실제로 검사받은 사람은 극히 적은데, 분모에 전체 탑승객 12억명을 놓는 건 잘못됐다”고 일축했다. 헨리 우 에모리대 의대 부교수 역시 IATA가 언급한 수치와 항공사들의 자체 연구 결과가 확정적인 건 아니라고 비판했다. 탑승 시간이 길수록 감염 위험도 높아지는 점이 고려되지 않았다는 것이다. 우 교수는 IATA가 올해 기내 확진자를 44명으로 집계한 데 대해 “오해의 소지가 있다”며 “확진자를 식별하기가 얼마나 어려운지를 생각하면, 이는 실제 수의 1%에도 못 미칠 것”이라고 지적했다. 미 국방부 “마스크 착용시 기내 감염 가능성 낮다” 지난 15일 미국 국방부도 항공기 내 코로나19 감염자가 있어도 승객들이 마스크를 착용했다면 평균적으로 바이러스를 지닌 에어로졸의 약 0.003%만 다른 승객의 호흡 가능 거리에 들어가는 것으로 측정됐다고 발표했다. 승객이 코로나19가 전파될 정도로 에어로졸에 노출되려면 감염자 옆자리에 54시간 이상 앉아 있어야 한다는 것이다. 미 국방부 연구는 유나이티드항공 협조를 받아 보잉 777기와 767기에 코로나19 감염자를 대신한 에어로졸을 뿜는 마네킹과 다른 승객 역할인 감지장치를 설치해 ‘비행기에 승객이 꽉 찬 상황’을 만든 뒤 실제 비행하는 방식으로 진행됐다. 이러한 ‘실험비행’은 6개월간 300차례 실시됐다. 이동·대화·식사 등 실제 환경 고려 안한 실험 한계 그러나 미 국방부의 연구 역시 코로나19 감염자를 포함한 승객들이 비행 내내 자리에서 절대 벗어나지 않고, 대화도 하지 않으며 식사를 하는 일도 없는 상황을 가정한 채 진행됐다. 장시간 비행 중 벌어지는 현실과 동떨어진 실험 조건인 셈이다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

노트북 컴퓨터나 스마트 기기를 장시간 사용하다 보면 배터리 부분이 뜨거워져 깜짝 놀랄 때가 있다. 이런 발열 현상은 노트북 컴퓨터나 스마트 기기의 속도와 성능을 저하시키고 전자제품의 고장을 일으키는 주된 원인으로 꼽힌다. 전자제품뿐만 아니라 내연기관을 사용하는 자동차 같은 경우에도 엔진 발열을 제대로 관리하지 못하면 폭발이나 화재가 발생할 가능성이 크고 수명이 짧아진다. 내연기관이나 전자기기에서 발생하는 열을 관리하는 방식으로는 공기를 순환시켜 식히는 공랭식과 물과 같은 액체를 이용한 수랭식 두 가지가 있다. 많은 경우 공기 순환으로 발열 현상을 관리한다. 스위스 로잔연방공과대학(EPFL) 전기공학연구소 연구팀은 액체를 이용해 개별 전자칩에서 발생하는 열을 관리해 전체 시스템의 과열을 효과적으로 차단할 수 있는 마이크로 유체 냉각 기술을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 9월 10일자에 실렸다. 4차 산업혁명의 주역으로 불리는 인공지능(AI), 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 분야는 방대한 정보의 저장과 관리가 필수적이다. 이 때문에 서비스 공급자들은 대용량 서버 컴퓨터와 네트워크 회선을 갖춘 데이터센터를 짓는다. 문제는 데이터센터는 1년 365일, 하루 24시간 쉼 없이 작동해야 하기 때문에 전력 사용량뿐만 아니라 서버에서 방출하는 열기가 어마어마하다는 점이다. 미국 내에 있는 데이터센터들만 해도 연간 24테라와트시(TWh)의 전기를 사용하고 1000억ℓ의 물을 사용하는 것으로 알려져 있다. 이는 미국에서 다섯 번째로 큰 도시이며 약 158만 4000명의 인구가 사는 필라델피아에서 1년간 쓰는 전기와 물의 양과 비슷하다.전자공학 연구는 트랜지스터를 최대한 집적시켜 성능은 높이고 크기는 줄이면서 발열 현상을 최소화하는 데 집중되고 있다. 연구팀은 소형 전자기기에 대한 수요는 늘어나고 장치가 복잡해지는 추세에서 현재와 같은 공랭식으로는 발열 현상을 줄이는 데 한계가 있다고 봤다. 이에 연구팀은 개별 마이크로 칩 각각에 액체 냉각 시스템을 내장시키는 방식을 생각해 냈다. 연구팀은 미세유체역학 기술로 반도체 칩 내부에 미세 유체가 흐를 수 있도록 했다. 전자기기가 작동하면 미세 유체가 흐르면서 반도체 칩에서 발생하는 열을 효과적으로 식힐 수 있게 한 것이다. 특히 마이크로칩이 작동할 때 가장 뜨거운 부위(핫스폿)에 미세 유체 채널을 배치해 개별 반도체 칩의 열을 신속하게 식힘으로써 전체 시스템의 발열 현상을 더 효과적으로 제어할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번 기술은 기존 전자기기 냉각 방식보다 50배 이상의 냉각 효과가 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 전기 전도성이 ‘0’인 탈이온수를 냉각액으로 사용했는데 이보다 더 효과적으로 열을 제거할 수 있는 액체를 개발 중이라고 밝혔다. 연구를 주도한 앨리슨 매티올리(반도체공학) EPFL 교수는 “전자공학 분야에서의 숙제는 지속 가능하고 비용면에서 효율적인 방법으로 발열 현상을 처리할 수 있는 냉각 기술을 개발하는 것”이라며 “기존 공랭식 방법으로 전체 장치를 냉각시키는 동시에 이번 기술로 개별 칩의 발열을 억제하면 전자기기들을 더욱 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 매티올리 교수는 “이번 기술은 전자기기를 더욱 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 컴퓨팅 장치의 에너지 소비를 획기적으로 줄이는 데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 인체 장기의 생리학적 특성을 그대로 흉내내 신약 개발 등 의약학 연구에 많이 쓰이는 장기모사칩을 빠르게 만들 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 서울대 기계공학과 연구팀은 생물학, 의학, 약학 분야에서 최근 활발히 사용되는 바이오칩을 빠르게 만들 수 있는 초고속 레이저 직접 가공법을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 과학분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’에 실렸다. 생체적합성이 우수해 장기모사칩 제작에 많이 활용되는 폴리디메틸실리옥산(PDMS)는 투명한 고분자 물질이다. PDMS를 가공할 때는 우선 PDMS를 녹인 뒤 틀에 부어 만드는 몰딩 방식이 일반적이었다. 그렇지만 제작 비용과 시간이 오래 걸린다는 문제가 있다. 이 때문에 레이저를 이용하려는 시도가 있었지만 PDMS를 투과한다는 단점 때문에 널리 활용되지 못하고 있었다. 연구팀은 레이저의 연쇄적 열분해 현상과 연쇄반응을 이용해 고품질의 PDMS를 몰딩 없이 빠르게 직접 가공할 수 있는 방법을 찾아 냈다. 특히 레이저 열분해를 할 경우 불투명한 생성물이 만들어지며 투명한 것보다 효과적으로 레이저를 흡수해 새로운 열분해 반응을 유도할 수 있다. 연구팀은 이 현상들을 이용해 연속파 레이저를 이용해 고품질 PDMS를 가공할 수 있었고 기존 이틀 이상 소요되는 생산공정을 1시간 이내로 단축시키는데도 성공했다. 이번 기술을 활용하면 장기모사칩은 물론 소프트로봇공학, 미세유체역학 등에 다양하게 응용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.연구를 이끈 신재호 서울대 기계공학과 박사는 “이번 연구결과는 그동안 숙련자의 수가공에 상당부분 의지해오던 PDMS 가공 공정의 자동화를 가능하게 해 연구개발 단계를 넘어 대량생산에도 적용할 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 물방울을 이용해 공장에서 배출되는 미세먼지와 오염물질을 한 번에 제거할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국생산기술연구원 친환경재료공정연구그룹과 중소기업 한국이엔지와 함께 공장 배기가스를 물 속에서 기포형태로 변환시켜 먼지와 원인물질을 동시에 제거할 수 있는 ‘마이크로버블시스템’을 공동개발했다고 20일 밝혔다. 공장이나 발전소 굴뚝에서는 직접 배출되는 미세먼지 뿐만 아니라 질소산화물, 황산화물, 그리고 이들로 인한 2차로 생성되는 미세먼지까지 나온다. 이런 오염물질을 제거하기 위해 가스를 촉매에 통과시켜 질소산화물을 저감하는 선택적 촉매환원법, 석회와 반응시켜 황산화물을 줄이는 습식 석회석고법 같은 기술이 있다. 그러나 두 기술 모두 설비 규모가 크고 고가의 촉매와 석회석을 주기적으로 교체해야 하며 처리과정에서 폐기물이 대량 발생한다는 단점이 있다. 게다가 오염물질을 한 번에 제거하기 힘들다. 연구팀은 가스를 물 속에 녹여 탄산방울보다 작은 100만분의 1m에 해당하는 1㎛(마이크로미터) 크기의 기포를 만드는 마이크로버블 기술에 주목했다. 기포가 작을수록 가스와 물이 닿는 표면적이 넓어져 반응성이 증가하고 정전기로 인한 인력이 크게 작용해 먼지와 유해물질을 흡착하는 효과가 우수하다.연구팀은 배출구에 위치한 송풍기를 이용해 기체를 흡입하면서 물과 충돌을 일으켜 기포를 만들어 냈다. 또 고성능 카메라와 영상분석 인공지능(AI)을 활용해 마이크로버블 생성 정도를 측정하고 전산유체역학 소프트웨어를 이용해 물의 높이, 유량, 버블 크기 등 이상적인 운전조건을 도출해 10~50㎛ 크기의 기포를 균일하게 만들어 내도록 했다. 실제로 이렇게 만들어진 기술을 활용해 1분당 1만ℓ의 배기가스를 물 속에 통과시켜 PM10 수준의 미세먼지와 질소산화물, 황산화물을 동시에 줄일 수 있는 시제품을 개발했다. 시제품은 지난 4월 울산에 위치한 제지업체에 설치됐는데 실증 테스트에서 미세먼지 99.9%, 황산화물 99%, 질소산화물 91.9%를 줄일 수 있다는 것을 확인했다. 조형태 생산기술연구원 박사는 “이번 기술은 국내 중소기업이 보유한 마이크로버블 원천기술을 연구원에서 미세먼지 저감에도 활용할 수 있도록 기술지원해 만든 성과라는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

남극에서 가장 빠른 속도로 녹는 것으로 알려져 ‘최후의 날 빙하’로도 불리는 서남극의 스웨이츠 빙하 아래에서 따뜻한 물이 발견됐다고 과학자들이 밝혔다. 이는 이 빙하가 점점 더 빨리 녹거나 침식하는 원인임을 지적함과 동시에 세계 해수면 상승에 관한 우려를 불러일으키는 놀라운 발견이다. 이번 연구를 주도한 미국 뉴욕대(NYU) 환경유체역학연구소장 겸 NYU 아부다비 지구해수면변화센터장인 데이비드 홀랜드 박사는 “이곳의 따뜻한 물은 가능성이 희박하다고 볼 수 있지만, 기후 변화로 인해 지구에서 발생할 끔찍한 변화에 대한 경고로 작용해야 할 것”이라면서 “만일 이 물이 빙하가 녹은 것이라면 이 결과 탓에 해수면 상승은 더 많은 지역에서 나타날 것”이라고 말했다. 빙하가 어는 점보다 2℃ 이상 높은 것으로 기록된 따뜻한 물은 스웨이츠 빙하 밑으로 흐른다. 이는 빙하의 중요 구역인 지반에서 발견됐다. 여기서 지반은 주변 영토를 5만㎢ 이상 덮은 빙하 얼음인 빙상과 남극대륙과 이어져 바다에 떠있는 두께 300~900m의 얼음인 빙붕 가운데 있는 구역을 말한다. 문제는 스웨이츠 빙하가 소실되는 것만으로 전 세계적으로 큰 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 이 빙하의 면적은 19만2000㎢로, 한반도(22만㎢)와 비슷한데 이미 앞바다인 아문센해로 흘러들어간 얼음의 양은 30년간 두 배로 급증, 이는 세계 해수면 상승 영향의 약 4%를 차지하는 것으로 알려졌다. 특히 일부 학자는 다가올 미래의 세계 해수면 상승에 있어 스웨이츠 빙하를 가장 녹기 쉬워 중요한 것으로 본다. 이 빙하가 갑자기 붕괴하면 해수면은 약 65㎝ 상승하지만, 이 빙하에 의해 지지가 되는 주변 빙하들까지 연쇄적으로 무너지면 해수면을 추가로 2.44m 높여 전 세계 연안 지대를 위협할 수 있는 것으로 알려졌다. 이 때문에 과학자들은 지난 10년간 이 빙하가 녹거나 침식하는 빙하 후퇴 현상을 관찰해왔지만, 이전까지는 그 원인이 밝혀지지 않았다. 이에 대해 홀랜드 박사는 “스웨이츠 지반의 한 구역을 따라 방금 우리가 따뜻한 물을 발견했다는 사실은 이 빙하가 해수면 상승에 큰 영향을 미치는 막을 수 없는 빙하 후퇴를 겪고 있을 수 있다는 점을 시사한다”고 말했다.지난 1월 초 이들 과학자는 빙하 밑을 조사하기 위해 깊이 600m, 폭 35㎝의 구멍을 뚫어 감지 장치를 설치해 물이 흐르는지를 측정했다. 이 장치는 이른바 난류로 부르는 물의 흐름뿐만 아니라 수온 등 다른 특성도 측정한다. 그 결과, 빙하에서 녹아 나온 것으로 보이는 신선한 융빙수가 염도 높은 해수와 혼합되는 것으로 나타났다. 스웨이츠 빙하의 해저 활동을 시추공을 통해 접근해 측정한 사례는 이번이 처음이다. 해당 구멍은 지난달 8일부터 9일에 걸쳐 만들어졌고, 그다음 날인 10일부터 11일까지 측정하는 데 쓰였다. 이에 대해 난류를 측정한 NYU의 오로라 바진스키 연구원은 빙하 지반에서 관측한 결과, 따뜻한 물의 존재뿐만 아니라 난류의 수준과 그에 따른 빙붕의 융해율도 관찰됐다고 말했다. 영국남극조사단(BAS)의 또다른 연구원인 키스 니콜스 박사는 “서남극 빙상의 이 위태로운 지반에서 난류의 소산(흩어져 사라짐)을 측정한 사례는 이번이 처음이라서 이번 연구 결과는 중요하다”고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr